CN111502007A - 一种适用于太空基地的索-膜-砌块结构及施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于太空基地的索‑膜‑砌块结构及施工方法，结构包括：基坑、拉索、建筑充气薄膜、3D打印砌块、升降梯和气密门，所述基坑内设有建筑充气薄膜，所述建筑充气薄膜上设有拉索，所述拉索上均匀铺设3D打印砌块，所述建筑充气薄膜上设有气密门，所述升降梯安装在气密门正前方。该方法包括：挖掘基坑和制作砌块；固定拉索并铺设砌块；在基坑内对建筑充气薄膜充气；安装气密门；安装升降梯。通过使用本发明，能够抵挡太空的各种环境灾害。本发明作为一种适用于太空基地的索‑膜‑砌块结构及施工方法，可广泛应用于太空基地建筑结构领域。

Description

一种适用于太空基地的索-膜-砌块结构及施工方法
技术领域
本发明涉及太空基地建筑结构领域，尤其涉及一种适用于太空基地的索-膜-砌块结构及施工方法。
背景技术
目前，太空站和飞行器都不适合人类在地外长期生活，建立起有人月球和火星基地是作为人类走出地球、进入深空的重要途径，由于月球和火星的环境与地球不一致，如大气压、环境灾害等问题，目前为止尚未有切实可行的月球和火星基地建造方法，例外，地球上的资源越来越少，为了能将人类的活动区域扩展到月球和火星，进而开发和利用月球和火星资源，服务于人类社会的可持续发展，设计一种能够太空基地建筑结构并使大部分人类能在其中生存是必须的。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种适用于太空基地的索-膜-砌块结构及施工方法，能够抵挡太空的各种环境灾害。
本发明所采用的第一技术方案是：一种适用于太空基地的索-膜-砌块的建筑结构，包括：基坑、拉索、建筑充气薄膜、3D打印砌块、升降梯和气密门，所述基坑内设有建筑充气薄膜，所述建筑充气薄膜上设有拉索，所述拉索上均匀铺设3D打印砌块，所述建筑充气薄膜上设有气密门，所述升降梯安装在气密门正前方。
进一步，所述建筑充气薄膜外表面涂有防辐射涂层。
进一步，所述拉索采用铝合金材料制成。
进一步，所述拉索长度等于基坑宽度。
进一步，所述3D打印砌块长度等于拉索间距
进一步，还包括气压计和报警器，所述气压计的输出端与报警器的输入端连接，所述气压计和报警器安装在建筑充气薄膜内。
进一步，所述报警器包括数模转换器、电压比较器和蜂鸣器，所述数模转换器的输入端与气压计的输出端连接，所述数模转换器的输出端与电压比较器的输入端连接，所述电压比较器的输出端与蜂鸣器的输入端连接。
本发明所采用的第二技术方案是：一种适用于太空基地的索-膜-砌块结构的施工方法，包括以下步骤：
按预设形状挖掘基坑并制作出预设规格的3D打印砌块；
将拉索固定于基坑顶部的周围平整的地面并在拉索上均匀铺设3D打印砌块；
将建筑充气薄膜固定在基坑内并利用液压空气瓶对建筑充气薄膜充气；
对建筑充气薄膜安装气密门；
在气密门的正前方安装升降梯。
进一步，所述制作出预设规格的3D打印砌块采用的材料是挖掘基坑得到的泥土。
进一步，所述利用液压空气瓶对建筑充气薄膜充气具体将建筑充气薄膜充气至填充满基坑并与拉索连接，所述将建筑充气薄膜固定在基坑内并利用液压空气瓶对建筑充气薄膜充气这一步骤还包括对充气后的建筑充气薄膜进行气密性检查。
本发明的有益效果是：采用自重极轻的膜单元、索单元及土壤3D打印砌块组成了可以有效降低运输成本新型结构体系，通过建筑充气薄膜提供密闭的生存环境，通过3D打印技术制备而成的砌块层和拉索共同抵御流星体等较大型撞击物的撞击。
附图说明
图1是本发明一种适用于太空基地的索-膜-砌块的建筑结构示意图；
图2是本发明一种适用于太空基地的索-膜-砌块的建筑结构施工方法流程图；
图3是本发明一种适用于太空基地的索-膜-砌块的建筑结构另一示意图；
图4是本发明一种适用于太空基地的索-膜-砌块的建筑结构组件示意图；
图5是本发明建筑充气薄膜的示意图；
图6是本发明拉索的示意图；
图7是本发明3D打印砌块的示意图；
图8是本发明气压计和报警器的电路连接图。
附图标记：1、建筑充气薄膜；2、拉索；3、砌块；4、升降梯；5、气密门；6、气压计；7、报警器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本公开中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本公开各组成部分的相互位置关系来说的。在本公开中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。
月球和火星与地球相距5500万公里，从地球运送物资到月球和火星成本高昂，本发明采用自重极轻的膜单元、索单元及外星土壤3D打印砌块组成了可以有效降低运输成本新型结构体系；结构中的膜结构可以提供人类密闭的生存环境；月球和火星建筑脱离了地球磁场的自然保护，虽然避免了如地磁捕获辐射等威胁的影响，但由于其长期停留在近地以远的深空环境，遭受太阳粒子事件、银河宇宙射线、流星体等各种空间威胁的概率大大提高，本发明利用外星土壤，采用3D打印技术制备而成的砌块层和拉索共同抵御流星体等较大型的撞击物。
如图1所示，本发明提供了一种适用于太空基地的索-膜-砌块结构，包括：基坑、拉索、建筑充气薄膜、3D打印砌块、升降梯和气密门，所述基坑内设有建筑充气薄膜，所述建筑充气薄膜上设有拉索，所述拉索上均匀铺设3D打印砌块，所述建筑充气薄膜上设有气密门，所述升降梯安装在气密门正前方。
具体地，参照图1、图3和图4，所述索-膜-砌块结构中的膜结构用于提供一个密闭的生存环境，所述索-膜-砌块结构中的索和砌块结构用于提供一个保护壳以抵挡环境灾害，砌块重量可以抵消建筑充气薄膜上由内向外巨大气压产生的压力，还包括进行气密性检查，防止安装过程出现纰漏存在漏洞。
进一步作为本发明的优选实施例，所述建筑充气薄膜外表面涂有防辐射涂层。
具体地，月球和火星建筑脱离了地球磁场的自然保护，虽然避免了如地磁捕获辐射等威胁的影响，但由于其长期停留在近地以远的深空环境，遭受太阳粒子事件、银河宇宙射线、流星体等各种空间威胁的概率大大提高，因此必须针对该危害进行改进，对建筑充气薄膜外表面涂防辐射涂层，建筑充气薄膜参照图5。
进一步作为本发明的优选实施例，所述拉索采用铝合金材料制成。
具体地，铝合金材料强度高，能够承受一定的撞击不易变形，并且重量较轻，方便长远距离的运输，并且可以抵御微型流星撞击的威胁。
进一步作为本发明的优选实施例，所述拉索长度等于基坑宽度。
具体地，参照图4和图6，将拉索长度设置为基坑宽度，将拉索固定与基坑两侧后会产生一个预应力，可以抵御外来撞击以及配合砌块抵御建筑充气薄膜由于内外气压差产生的力。
进一步作为本发明的优选实施例，所述3D打印砌块长度等于拉索间距。
具体地，参照图7，由大量的砌块构建砌块并通过拉索固定，可以有效提高抗撞击的能力。
进一步作为本发明的优选实施例，还包括气压计和报警器，所述气压计的输出端与报警器的输入端连接，所述气压计和报警器安装在建筑充气薄膜内。
具体地，所述气压计用于实时检测建筑充气薄膜内的气压是否正常，若气压计检测到的气压超出预设值，则报警器启动，示意工作人员气压出现异常。
进一步作为本发明的优选实施例，所述报警器包括数模转换器、电压比较器和蜂鸣器，所述数模转换器的输入端与气压计的输出端连接，所述数模转换器的输出端与电压比较器的输入端连接，所述电压比较器的输出端与蜂鸣器的输入端连接。
具体地，参照图8，气压计将采集到气压数据转化为电压信号，与电压比较器中的参考电压比较，若电压信号大于参考电压，电压比较器输出高电平，蜂鸣器响，即报警铃启动，实现报警功能。
本发明的具体实施例如下：
一种适用于太空基地的索-膜-砌块结构，适用于月球和火星的建筑结构体系，包括基坑、拉索、涂有防辐射涂层的建筑充气薄膜、3D打印砌块、升降梯和气密门，所述基坑内设有涂有防辐射涂层的建筑充气薄膜，所述涂有防辐射涂层的建筑充气薄膜上设有拉索，所述拉索长度等于基坑宽度，所述拉索上均匀铺设3D打印砌块，所述3D打印砌块长度等于拉索间距，所述建筑充气薄膜上设有气密门，所述升降梯安装在气密门正前方。
如图2所示，一种适用于太空基地的索-膜-砌块结构的施工方法，包括：
按预设形状挖掘基坑并制作出预设规格的3D打印砌块；
将拉索固定于基坑顶部的周围平整的地面并在拉索上均匀铺设3D打印砌块；
将建筑充气薄膜固定在基坑内并利用液压空气瓶对建筑充气薄膜充气；
对建筑充气薄膜安装气密门；
在气密门的正前方安装升降梯。
进一步作为本方法的优选实施例，所述制作出预设规格的3D打印砌块采用的材料是挖掘基坑得到的泥土。
具体地，所述按预设形状挖掘基坑可以通过移动机器人手持挖掘工具对月球和火星的地表面进行挖掘，所述挖掘工具可以是锄头、铲子等，砌块采用3D打印技术制成，就地取材利用挖掘时得到的泥土来制作砌块，节约运输成本。
进一步作为本方法的优选实施例，所述利用液压空气瓶对建筑充气薄膜充气具体将建筑充气薄膜充气至填充满基坑并与拉索连接，所述将建筑充气薄膜固定在基坑内并利用液压空气瓶对建筑充气薄膜充气这一步骤还包括对充气后的建筑充气薄膜进行气密性检查。
上述方法实施例中的内容均适用于本系统实施例中，本系统实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法实施例所达到的有益效果也相同。
在本发明所提供的实施方式中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施方式仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

Claims (10)

1.一种适用于太空基地的索-膜-砌块结构，其特征在于，包括：基坑、拉索、建筑充气薄膜、3D打印砌块、升降梯和气密门，所述基坑内设有建筑充气薄膜，所述建筑充气薄膜上设有拉索，所述拉索上均匀铺设3D打印砌块，所述建筑充气薄膜上设有气密门，所述升降梯安装在气密门正前方。
2.根据权利要求1所述一种适用于太空基地的索-膜-砌块结构，其特征在于，所述建筑充气薄膜外表面涂有防辐射涂层。
3.根据权利要求1所述一种适用于太空基地的索-膜-砌块结构，其特征在于，所述拉索采用铝合金材料制成。
4.根据权利要求3所述一种适用于太空基地的索-膜-砌块结构，其特征在于，所述拉索长度等于基坑宽度。
5.根据权利要求4所述一种适用于太空基地的索-膜-砌块结构，其特征在于，所述3D打印砌块长度等于拉索间距。
6.根据权利要求1所述一种适用于太空基地的索-膜-砌块结构，其特征在于，还包括气压计和报警器，所述气压计的输出端与报警器的输入端连接，所述气压计和报警器安装在建筑充气薄膜内。
7.根据权利要求6所述一种适用于太空基地的索-膜-砌块结构，其特征在于，所述报警器包括数模转换器、电压比较器和蜂鸣器，所述数模转换器的输入端与气压计的输出端连接，所述数模转换器的输出端与电压比较器的输入端连接，所述电压比较器的输出端与蜂鸣器的输入端连接。
8.一种适用于太空基地的索-膜-砌块结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
按预设形状挖掘基坑并制作出预设规格的3D打印砌块；
将拉索固定于基坑顶部的周围平整的地面并在拉索上均匀铺设3D打印砌块；
将建筑充气薄膜固定在基坑内并利用液压空气瓶对建筑充气薄膜充气；
对建筑充气薄膜安装气密门；
在气密门的正前方安装升降梯。
9.根据权利要求8所述一种适用于太空基地的索-膜-砌块结构的施工方法，其特征在于，所述制作出预设规格的3D打印砌块采用的材料是挖掘基坑得到的泥土。
10.根据权利要求8所述一种适用于太空基地的索-膜-砌块结构的施工方法，其特征在于，所述利用液压空气瓶对建筑充气薄膜充气具体为将建筑充气薄膜充气至填充满基坑并与拉索连接，所述将建筑充气薄膜固定在基坑内并利用液压空气瓶对建筑充气薄膜充气这一步骤还包括对充气后的建筑充气薄膜进行气密性检查。
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